KR20000059745A - Method for enhancing voice quality in cdma system using variable rate vocoder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 CDMA 시스템에서 가변 속도 보코더의 전송율(transmit bit rate)을 제어하여 음성 데이터 및 시그널링 메시지를 전송함으로서 통화 품질을 향상시키기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a code division multiple access (CDMA) system, and more particularly, to a method for improving call quality by transmitting voice data and signaling messages by controlling a transmit bit rate of a variable rate vocoder in a CDMA system. It is about.
CDMA 시스템에서 음성 신호(speech)는 마이크로폰에 의해서 검출되고, 보코더(vocoder)에 의해서 부호화(encoding)된다. 보코더는 음성 신호에 대응하여 여러 가지 인코딩율(variable encoding rate)을 가지고 있으며, 이를 통해 부호화된 음성 데이터(coded voice data)를 출력한다. 그리고 CPU는 음성 데이터의 전송율을 판단하여 명령 및 제어 신호 등의 기지국과의 상호 통신에 필요한 정보들을 포함하는 시그널링 메시지(signaling message, transmit message)를 제공한다. 따라서 CPU는 시그널링 메시지를 전송하기 위하여 보코더의 전송율(transmit bit rate)을 제어한다.In a CDMA system, speech is detected by a microphone and encoded by a vocoder. The vocoder has a variable encoding rate corresponding to a voice signal, and outputs coded voice data through the vocoder. The CPU determines a transmission rate of voice data and provides a signaling message and transmit message including information necessary for mutual communication with a base station such as a command and a control signal. Therefore, the CPU controls the transmit bit rate of the vocoder in order to transmit the signaling message.
시그널링 메시지는 자기 자신만으로 이루어진 패킷(packet) 또는 부호화된 음성 데이터와 함께 구비되는 패킷(packet)으로 전송되도록 특정 형태로 포맷(format)된다. 이러한 시그널링 메시지와 부호화된 음성 데이터는 통신 채널(traffic channel)을 통하여 전송된다.The signaling message is formatted in a specific form so that it is transmitted in a packet made only by itself or a packet provided with encoded voice data. The signaling message and the encoded voice data are transmitted through a communication channel.
CDMA 시스템에서의 가변 속도 보코더는 다양한 인코딩율(encoding rate)을 갖고 있으며, 일반적으로 풀(full rate), 하프(half rate), 1/4(quarter rate) 및 1/8(eighth rate) 인코딩율에 의해서 음성 신호를 부호화하는데 이용된다.Variable rate vocoders in CDMA systems have a variety of encoding rates, and are typically full, half rate, quarter rate, and eighth rate encoding rates. It is used to encode a speech signal.
따라서 CDMA 시스템의 통신 채널(traffic channel)을 통하여 음성 데이터를 전송하기 위해서 보코더는 사용자로부터 입력되는 음성 신호에 대응하여 음질을 훼손시키지 않도록 적절한 인코딩율을 결정하며, 이 인코딩율이 CPU로부터 받은 최대/최소 인코딩율의 범위 내에 있는지를 판단하여 그 범위를 벗어날 경우에 최대 또는 최소 인코딩율로 맞춘다. 그리고 CPU는 시그널링 메시지를 전송하기 위해서 보코더의 전송율을 제한한다.Therefore, in order to transmit voice data through a communication channel of a CDMA system, the vocoder determines an appropriate encoding rate so as not to degrade the sound quality in response to a voice signal input from a user, and this encoding rate is determined by the maximum / It is determined whether it is within the range of the minimum encoding rate, and if it is out of the range, the maximum or minimum encoding rate is set. The CPU then limits the vocoder's rate to send signaling messages.
도 1을 참조하면, 일반적인 CDMA 시스템의 일 실시예에 따른 이동 단말기(mobile station)(10)의 송신부는 크게 마이크로폰으로부터 아날로그 음성 신호를 받아서 디지털 음성 신호로 변환하는 코덱(12)과 다양한 전송율을 갖는 가변 속도 보코더(variable rate vocoder)(14)와 제어 프로그램(control program)을 구비하는 CPU(Control Processor Unit)(16)와 상기 코덱(12)으로부터 받은 디지털 음성 신호를 압축하고 변조하는 디지털 모듈레이터(Digital Modulator)(18) 및 상기 변조된 신호를 기저대역(baseband)의 아날로그 신호로 변환하는 BBA(baseband analog) 프로세서(20)를 포함한다. 그리고 기저대역에서 변조된 아날로그 신호를 고주파 대역으로 옮겨주는 RF(Radio Frequency) 트랜스미터(transmitter)(22)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a transmitter of a mobile station 10 according to an embodiment of a general CDMA system has a codec 12 that receives analog voice signals from a microphone and converts them into digital voice signals, and has various data rates. A digital modulator (CPU) having a variable rate vocoder 14 and a control program and a digital modulator for compressing and modulating digital voice signals received from the codec 12. A modulator (18) and a baseband analog (BBA) processor 20 for converting the modulated signal into a baseband analog signal. And a radio frequency (RF) transmitter 22 for shifting the analog signal modulated in the baseband to the high frequency band.
상기 보코더(14)는 상기 코덱(12)으로부터 부호화된 음성 신호를 받아서 음성 신호의 특성에 따른 여러 전송율을 통해 인코딩하여 부호화된 음성 데이터를 출력한다. 이 부호화된 음성 데이터는 상기 CPU(16)로 전송된다.The vocoder 14 receives the encoded speech signal from the codec 12 and encodes the encoded speech data through various data rates according to the characteristics of the speech signal. The encoded voice data is transmitted to the CPU 16.
그리고 상기 CPU(16)는 상기 보코더(14)로부터 받은 부호화된 음성 데이터를 가공 처리하여 상기 기저대역(baseband) 디지털 모듈레이터(18)로 전송한다. 상기 디지털 모듈레이터(18)는 상기 CPU(16)로부터 받은 패킷 데이터(packet data)를 모듈레이션(modulation)하고 스펙트럼(spectrum)을 확산(spread)하여 상기 BBA 프로세서(20)로 보낸다.The CPU 16 processes the encoded speech data received from the vocoder 14 and transmits the processed speech data to the baseband digital modulator 18. The digital modulator 18 modulates packet data received from the CPU 16 and spreads the spectrum to the BBA processor 20.
상기 BBA 프로세서(20)는 상기 디지털 모듈레이터(18)와 상기 RF 트랜스미터(22) 사이에 구비되어, 상기 디지털 모듈레이터(18)로부터 스펙트럼이 확산된 데이터를 받아들인다. 그리고 안테나를 통해 대기 중으로 전송하기 위하여 이것을 RF 신호로 변환하여 상기 RF 트랜스미터(16)로 전송한다. 상기 RF 트랜스미터는 RF 신호를 증폭하여 안테나를 통해 대기 중으로 전송한다.The BBA processor 20 is provided between the digital modulator 18 and the RF transmitter 22 to receive data whose spectrum is spread from the digital modulator 18. In order to transmit to the air through an antenna, it is converted into an RF signal and transmitted to the RF transmitter 16. The RF transmitter amplifies the RF signal and transmits it to the air through an antenna.
상술한 과정에서 상기 CPU(14)는 부호화된 음성 데이터를 포함하는 프레임(frame) 패킷(packet)에 시그널링 메시지(19)를 삽입하기에 충분하지 않으면, 상기 보코더(13)를 현재보다 낮은 전송율로 음성 데이터를 압축하도록 제어한다. 그리고 낮은 전송율로 동작되면, 하나의 프레임(frame)은 낮은 전송율에 의한 음성 데이터와 시그널링 메시지 비트들을 전송하기 위한 패킷 영역을 갖는다.In the above-described process, if the CPU 14 is not sufficient to insert the signaling message 19 into a frame packet including encoded voice data, the CPU 14 may be operated at a lower transmission rate than the present time. Control to compress voice data. When operated at a low data rate, one frame has a packet area for transmitting voice data and signaling message bits at a low data rate.
즉, 상기 보코더(14)의 전송율이 풀 전송율의 경우, 현재 프레임에 전송해야 할 시그널링 메시지가 있으면, 상기 CPU(14)는 풀 전송율을 다른 전송율(예컨대, 하프, 1/4 또는 1/8 전송율)로 동작하도록 상기 보코더(14)를 제어하여, 다음 프레임에 음성 데이터와 시그널링 메시지를 포함하여 전송한다. 그 결과 다음 프레임을 그대로 놔둘 경우, 보코더가 풀 전송율(full rate)로 인코딩하는 경우라면 상기 CPU(16)는 현재 프레임에 전송해야할 음성 데이터를 다음 프레임에서 전송해야 함으로서 음질이 저하되는 문제점이 발생된다.That is, when the transmission rate of the vocoder 14 is a full transmission rate, if there is a signaling message to be transmitted in the current frame, the CPU 14 may change the full transmission rate to another transmission rate (for example, half, 1/4 or 1/8 transmission rate). The vocoder 14 is controlled to operate as), and the voice data and the signaling message are transmitted in the next frame. As a result, when the next frame is left as it is, if the vocoder encodes at the full rate, the CPU 16 needs to transmit voice data to be transmitted in the current frame in the next frame. .
도 2a 및 도 2b를 참조하여 상술한 프레임 패킷의 구조를 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the structure of the frame packet described above with reference to Figures 2a and 2b, it is as follows.
즉, 도 2a에 도시된 패킷들(A~E)은 하나의 프레임 당 20 ms의 길이를 갖는 패킷들로서, 이동 단말기에서 기지국으로 전송되는 채널의 프레임 패킷을 도시한 것이다. 또한 이들 프레임 패킷은 9,600 BPS 전송율과 192 비트의 크기를 갖는다.That is, the packets A through E shown in FIG. 2A are packets having a length of 20 ms per frame, and illustrate frame packets of a channel transmitted from the mobile terminal to the base station. In addition, these frame packets have a 9,600 BPS rate and a size of 192 bits.
그리고 이들 (A) 내지 (E) 패킷 각각은 도 2a에 도시된 바와 같이, 단일 혼합 모드 비트(single mixed mode bit), 보조 포맷 비트(auxiliary format bits)(없는 경우도 있음), 메시지 비트(message bits), 12 비트의 프레임 품질 판별 비트(frame quality indicator) 및 8 비트의 테일 비트(tail bit)로 구성된다.Each of these (A) to (E) packets includes a single mixed mode bit, auxiliary format bits (sometimes not present), and message bits as shown in FIG. 2A. bits, a frame quality indicator bit of 12 bits, and a tail bit of 8 bits.
그리고 프라이머리 트래픽(primary traffic) 및/또는 시그널링 트래픽(signaling traffic)을 포함한다.And primary traffic and / or signaling traffic.
이러한 내용은 잘 알려진 기술로서, 이 분야의 통상적인 지식을 가진 기술자들에게는 자명하므로 구체적인 설명은 생략한다.This is a well-known technique, and it will be obvious to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.
따라서 도 2a의 (A)는 프라이머리 트래픽만을 전송하는 9,600 BPS 전송율의 프레임을 나타낸 것이고, (B)는 하프 전송율(1/2 rate)의 프라이머리 트래픽과 시그널링 트래픽을 전송하기 위한 9,600 BPS 딤 ＆ 버스트(dim and burst) 프레임을 나타낸 것이다. 그리고 (B)와 (D)는 각각 1/4 전송율(1/4 rate)과 1/8 전송율(1/8 rate)의 프라이머리 트래픽과 시그널링 트래픽을 전송하기 위한 9,600 BPS 딤 ＆ 버스트 프레임을 나타낸 것이다. 또한 (E)는 시그널링 트래픽만을 전송하기 위한 9,600 BPS 블랭크 ＆ 버스트(blank and burst) 프레임을 나타낸 것이다.Accordingly, (A) of FIG. 2A shows a frame of a 9,600 BPS rate transmitting only primary traffic, and (B) shows a 9,600 BPS dim & half for transmitting half rate primary traffic and signaling traffic. It shows a dim and burst frame. And (B) and (D) represent 9,600 BPS dim & burst frames for transmitting primary and signaling traffic at 1/4 rate and 1/8 rate, respectively. will be. In addition, (E) shows a 9,600 BPS blank and burst frame for transmitting only signaling traffic.
또한 도 2b에 도시된 패킷들(F~H)은 각각 4,800 BPS, 2,400 BPS 그리고 1,200 BPS의 프레임을 나타내고 있으며, 이들 각각은 1/2 전송율, 1/4 전송율 그리고 1/8 전송율에 따른 프라이머리 트래픽만을 전송하기 위한 프레임 구조를 나타내고 있다.In addition, the packets F to H shown in FIG. 2B represent frames of 4,800 BPS, 2,400 BPS, and 1,200 BPS, respectively, each of which is based on a 1/2 rate, a 1/4 rate, and a 1/8 rate. The frame structure for transmitting only traffic is shown.
따라서 보코더(14)는 상술한 바와 같이, 다양한 전송율 및/또는 시그널링 메시지의 유무에 대응하여 다음 프레임의 인코딩율을 CPU(16)로부터 제한받게 된다. 따라서 CPU(16)는 음성 데이터 및/또는 시그널링 메시지를 도 2a 및 도 2b에 도시된 프레임 패킷들 중에 적합한 형태의 패킷을 디지털 모듈레이터로 출력한다.Thus, as described above, the vocoder 14 is limited from the CPU 16 to the encoding rate of the next frame in response to various transmission rates and / or presence of signaling messages. Thus, the CPU 16 outputs the voice data and / or signaling message to the digital modulator among the frame packets shown in Figs. 2A and 2B.
구체적으로 도 3을 참조하면, 상기 CPU(16)는 단계 S30에서 현재 프레임의 시그널링 정보를 전송하기 위한 모드(mode for transport of signaling informations)(이하 시그널링 전송 모드라 한다)에 따라 다음 프레임의 최대/최소 인코딩율을 제한한다. 이어서 단계 S40에서 현재 프레임의 음성 데이터를 판독하여 현재 프레임의 전송율을 결정한다. 단계 S50에서는 현재 프레임의 시그널링 전송 모드에 대응하여 현재 프레임의 전송 패킷을 작성한다. 이는 CDMA 시스템에서 정의된 특정 프레임 패킷 형식의 데이터로 포맷된다. 그리고 단계S60에서 다음 프레임에 전송할 시그널링 메시지의 유무와 현재 프레임의 시그널링 전송 모드에 대응하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 결정한다. 이어서 단계 S70에서 결정된 전송율과 시그널링 전송 모드에 대응하여 패킷을 전송한다.In detail, referring to FIG. 3, the CPU 16 may determine the maximum / maximum of the next frame according to a mode for transport of signaling information (hereinafter, referred to as a signaling transmission mode) in step S30. Limit the minimum encoding rate. In step S40, the voice data of the current frame is read to determine the transmission rate of the current frame. In step S50, a transport packet of the current frame is created corresponding to the signaling transmission mode of the current frame. It is formatted with data in a specific frame packet format defined in the CDMA system. In operation S60, the signaling transmission mode of the next frame is determined according to the presence or absence of the signaling message to be transmitted in the next frame and the signaling transmission mode of the current frame. Subsequently, the packet is transmitted corresponding to the transmission rate and signaling transmission mode determined in step S70.
상술한 수순들은 다음의 도 4 내지 도 6에서 구체적으로 설명한다.The above-described procedures will be described in detail in the following FIGS. 4 to 6.
도 4를 참조하면, 상기 단계 S30의 수순은 단계 S31에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 블랭크 ＆ 버스트(blank and burst) 모드인 지를 판별한다. 즉, 프레임에 시그널링 메시지만을 포함하고 있는 지를 판별한다. 블랭크 ＆ 버스트(blank and burst) 모드이면, 단계 S35로 진행하여 다음 프레임의 인코딩율(encoding rate)을 블랭크 레이트(blank rate)로 제한한다.Referring to FIG. 4, the procedure of step S30 determines whether the signaling transmission mode of the current frame is a blank and burst mode in step S31. That is, it is determined whether the frame contains only signaling messages. In the blank & burst mode, the flow advances to step S35 to limit the encoding rate of the next frame to the blank rate.
그리고 블랭크 ＆ 버스트(blank and burst) 모드가 아니면, 단계 S32로 진행하여 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 음성 데이터와 시그널링 메시지를 포함하는 딤 ＆ 버스트(dim and burst) 모드인 지를 판별한다. 이어서 딤 ＆ 버스트(dim and burst) 모드이면, 단계 S33으로 진행하여 다음 프레임의 최대 인코딩율을 하프 전송율(1/2 rate)로, 최소 인코딩율을 1/8 전송율(1/8 rate)로 제한한다.If it is not in the blank & burst mode, the flow advances to step S32 to determine whether the signaling transmission mode of the current frame is a dim and burst mode including voice data and a signaling message. Then in dim and burst mode, the flow advances to step S33 to limit the maximum encoding rate of the next frame to half rate and the minimum encoding rate to 1/8 rate. do.
그리고 딤 ＆ 버스트(dim and burst) 모드가 아니면, 이 진행은 단계 S34에서 다음 프레임에 음성 데이터만을 포함하는 일반(normal) 모드로 동작한다. 즉, 다음 프레임의 최대 인코딩율을 풀 전송율(full rate)로 제한하고, 최소 인코딩율을 1/8 전송율(1/8 rate)로 제한한다.If not in the dim and burst mode, this process operates in a normal mode including only voice data in the next frame in step S34. That is, the maximum encoding rate of the next frame is limited to the full rate, and the minimum encoding rate is limited to the 1/8 rate.
예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 전송율 세트(Rate Set)가 1(9600, 4800, 2400 및 1200 BPS)인 경우의 보코더는 상기 단계 S33에서 패킷에 음성 데이터와 시그널링 메시지를 적절히 포함하여 프레임 단위로 전송된다. 만약, 현재 프레임에 전송해야 할 시그널링 메시지가 있는데 음성 데이터가 80 비트(bits) 이상 즉, 풀 전송율에 의해서 인코딩(encoding)되면 80 비트를 초과하는 나머지 비트들은 현재 프레임에 포함하여 전송할 수 없게 된다. 이를 방지하기 위하여 가변 속도 보코더는 음성 데이터를 80 비트 이하로 인코딩하도록 전송율을 제한하게 된다. 즉, 보코더는 CPU의 제어를 받아서 하프 전송율 이하로 제한된다. 이로 인하여 통화 품질이 떨어지게 된다. 도 2a의 (B), (C), (D) 프레임 패킷이 이에 해당된다. 상기 패킷들은 음성 데이터와 시그널링 메시지를 포함하고 있으며, 각각 하프 전송율, 1/4 전송율, 1/8 전송율에 의해서 만들어진 것이다.For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, when the rate set is 1 (9600, 4800, 2400, and 1200 BPS), the vocoder sends a voice data and a signaling message to the packet in step S33. It is transmitted in units of frames as appropriate. If there is a signaling message to be transmitted in the current frame and the voice data is encoded by 80 bits or more, that is, by the full rate, the remaining bits exceeding 80 bits cannot be included in the current frame and transmitted. To prevent this, the variable rate vocoder limits the rate to encode voice data to 80 bits or less. That is, the vocoder is controlled under the CPU and is limited to less than half the transfer rate. This degrades the call quality. (B), (C) and (D) frame packets of FIG. 2A correspond to this. The packets contain voice data and signaling messages, and are made by half rate, quarter rate, and eighth rate, respectively.
상기 단계 S34의 경우에는 일반 모드(normal mode)이므로 전송하고자 하는 시그널링 메시지가 없다. 따라서 보코더는 인코딩하는 음성 데이터의 특성에 따라 여러 전송율을 이용하여 음성 데이터만을 패킷으로 만들어 전송하게 된다. 따라서 통화 품질에는 영향을 미치지 않는다. 도 2a 및 도 2b의 (A), (F), (G), (H) 패킷이 이에 해당된다. 이들 패킷들은 음성 데이터만을 포함하고 있으며, 각각 9600 BPS, 4800 BPS, 2400 BPS, 1200 BPS에 의해서 전송되는 패킷을 나타낸 것이다.In the case of step S34, since there is no normal mode, there is no signaling message to be transmitted. Therefore, the vocoder transmits only the voice data into packets using various data rates according to the characteristics of the voice data to be encoded. Therefore, it does not affect the call quality. This corresponds to the packets (A), (F), (G), and (H) of FIGS. 2A and 2B. These packets contain only voice data and represent packets transmitted by 9600 BPS, 4800 BPS, 2400 BPS, and 1200 BPS, respectively.
또한, 상기 단계 S35의 경우에는 블랭크 ＆ 버스트 모드이므로 전송할 음성 데이터가 없다. 따라서 패킷에 시그널링 메시지만을 포함시켜 전송하게 된다. 이 경우에는 통화 품질에 아무런 영향을 주지 않게 된다. 도 2b의 (E)의 패킷이 이에 해당되며, 이는 시그널링 메시지만을 포함한다.In the case of step S35, since there is no blank & burst mode, there is no voice data to be transmitted. Therefore, only the signaling message is included in the packet and transmitted. In this case, there is no impact on the call quality. This corresponds to the packet of (E) of FIG. 2B, which includes only a signaling message.
이어서 도 5를 참조하면, 상기 단계 S50의 진행은 단계 S51에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 블랭크 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다. 판별 결과 블랭크 ＆ 버스트 모드이면, 단계 S55로 진행하여 블랭크 ＆ 버스트 패킷을 작성한다. 그리고 판별 결과 블랭크 ＆ 버스트 모드가 아니면, 단계 S52로 진행하여 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 딤 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다. 딤 ＆ 버스트 모드이면, 단계 S53으로 진행하여 딤 ＆ 버스트 패킷을 작성한다. 그리고 딤 ＆ 버스트 모드가 아니면, 단계 S54에서 일반(Normal) 패킷을 작성한다.Subsequently, referring to FIG. 5, the process of step S50 determines whether the signaling transmission mode of the current frame is blank & burst mode in step S51. If the result of the determination is blank & burst mode, the flow advances to step S55 to create a blank & burst packet. If the result of the determination is not in the blank & burst mode, the flow advances to step S52 to determine whether the signaling transmission mode of the current frame is the dim & burst mode. In the dim & burst mode, the flow advances to step S53 to create a dim & burst packet. If it is not in the dim & burst mode, a normal packet is created in step S54.
계속해서 도 6을 참조하면, 도 3에 도시된 상기 단계 S60은 단계 S61에서 다음 프레임에 전송할 시그널링 메시지가 있는지를 판별한다. 판별 결과 시그널링 메시지가 없으면, 이 진행은 단계 S63으로 진행하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 일반(Normal) 모드로 동작되도록 결정한다.6, the step S60 shown in FIG. 3 determines whether there is a signaling message to be transmitted in the next frame in step S61. If there is no signaling message as a result of the determination, the process proceeds to step S63 to determine that the signaling transmission mode of the next frame is operated in the normal mode.
그리고 시그널링 메시지가 있으면, 단계 S62로 진행하여 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 블랭크 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다. 판별 결과 블랭크 ＆ 버스트 모드이면, 단계 S65로 진행하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 블랭크 ＆ 버스트 모드로 동작시킨다. 그리고 블랭크 ＆ 버스트 모드가 아니면, 이 진행은 단계 S64에서 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 딤 ＆ 버스트 모드로 동작되도록 결정한다.If there is a signaling message, the flow advances to step S62 to determine whether the signaling transmission mode of the current frame is blank & burst mode. If the result of the discrimination is blank & burst mode, the flow advances to step S65 to operate the signaling transmission mode of the next frame in the blank & burst mode. If not in the blank & burst mode, this progress determines in step S64 that the signaling transmission mode of the next frame is operated in the dim & burst mode.
따라서 전송율 세트(Rate Set)가 1인 가변 속도 보코더는 딤 ＆ 버스트 모드로 전송하는 경우에 하나의 프레임에 음성 데이터와 시그널링 메시지를 함께 전송하므로서 음성 데이터의 최대 비트 수를 80 비트로 제한된다.Accordingly, the variable rate vocoder having a rate set of 1 is limited to 80 bits by transmitting the voice data and the signaling message together in one frame when transmitting in the dim & burst mode.
만일 가변 속도 보코더로 하여금 현재 프레임에서 전송율을 자유롭게 결정하도록 하여 현재 프레임에서 전송할 음성 데이터에 대한 전송율을 결정하도록 하였을 때, 풀 전송율로 결정된다고 가정하면 가변 속도 보코더가 인코딩하는 최대 전송율은 하프 전송율로 제한해야 하므로 통화 품질은 저하된다.If the variable rate vocoder is free to determine the rate in the current frame to determine the rate for voice data to be transmitted in the current frame, the maximum rate encoded by the variable rate vocoder is limited to the half rate. Call quality deteriorates because it must.
상술한 바와 같이, 종래의 CDMA 시스템의 보코더는 부호화된 음성 데이터와 시그널링 메시지를 전송할 경우에 CPU에 의해 강제적으로 전송율을 제한함으로서 통화 품질을 저하시키는 문제점이 발생된다.As described above, the vocoder of the conventional CDMA system has a problem of degrading the call quality by forcibly limiting the transmission rate by the CPU when transmitting the encoded voice data and the signaling message.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, CDMA 시스템의 음성 데이터 전송 중에 시그널링 메시지를 전송하는 경우에 보코더의 전송율을 제한하지 않으므로서 통화 품질을 향상시키는 CDMA 시스템을 구현하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to implement a CDMA system that improves call quality without restricting a transmission rate of a vocoder when transmitting a signaling message during voice data transmission of a CDMA system.
도 1은 가변 속도 보코더를 구비하는 CDMA 시스템의 송신부를 도시한 블록도;1 is a block diagram showing a transmitter of a CDMA system having a variable speed vocoder;
도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시한 CDMA 시스템이 전송율 세트(rate set) 1의 경우에 있어서 시그널링 전송 모드 및 전송율에 따른 프레임 패킷 구조를 도시한 도면;2A to 2B show a frame packet structure according to signaling transmission mode and transmission rate in the case of rate set 1 in the CDMA system shown in FIG. 1;
도 3은 종래 기술의 CDMA 시스템에서 보코더의 다양한 전송율에 대응하여 음성 데이터 및/또는 시그널링 메시지를 전송하는 수순을 도시한 흐름도;3 is a flowchart illustrating a procedure of transmitting voice data and / or signaling messages in response to various rates of vocoder in a CDMA system of the prior art;
도 4는 도 3에 도시된 단계 S30의 상세한 수순을 나타내는 흐름도;4 is a flowchart showing the detailed procedure of step S30 shown in FIG.
도 5는 도 3에 도시된 단계 S50의 상세한 수순을 나타내는 흐름도;5 is a flowchart showing the detailed procedure of step S50 shown in FIG.
도 6은 도 3에 도시된 단계 S60의 상세한 수순을 나타내는 흐름도;6 is a flowchart showing the detailed procedure of step S60 shown in FIG.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 속도 보코더(variable rate vocoder)의 전송율에 따른 음성 데이터 및/또는 시그널링 메시지를 전송하기 위한 수순을 도시한 흐름도;7 is a flowchart illustrating a procedure for transmitting voice data and / or signaling messages according to a transmission rate of a variable rate vocoder according to an embodiment of the present invention;
도 8은 도 7에 도시된 단계 100의 상세한 수순을 나타내는 흐름도;8 is a flow chart showing the detailed procedure of step 100 shown in FIG.
도 9는 도 7에 도시된 단계 120의 상세한 수순을 나타내는 흐름도; 그리고9 is a flowchart showing the detailed procedure of step 120 shown in FIG. And
도 10은 도 7에 도시된 단계 160의 상세한 수순을 나타내는 흐름도이다.10 is a flowchart showing the detailed procedure of step 160 shown in FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : CDMA 이동 단말기 12 : 코덱10: CDMA mobile terminal 12: codec
14 : 가변 속도 보코더 16 : CPU14 variable speed vocoder 16 CPU
18 : 디지털 모듈레이터 20 : BBA 프로세서18: Digital Modulator 20: BBA Processor
22 : RF 트랜스미터22: RF transmitter
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 가변 속도 보코더를 갖는 코드 분할 다중 접속 시스템에서, 상기 가변 속도 보코더에 의해서 결정된 전송율에 대응하여 부호화된 음성 정보 및/또는 시그널링 정보를 전송하는 방법에 있어서: 상기 보코더의 현재 프레임의 전송율을 판별하는 단계와; 상기 현재 프레임의 전송율이 풀 전송율이면 상기 시그널링 정보가 설정된 기준 시간 이내에 전송해야 할 정보인지를 판별하는 단계와; 상기 판별 결과 상기 시그널링 메시지가 상기 기준 시간 이내에 전송해야 할 정보이면, 상기 풀 전송율에 의하여 상기 기준 시간이 경과되는지를 계산하는 단계 및; 상기 기준 시간이 경과되면, 상기 현재 프레임의 전송율을 제한하여 상기 시그널링 정보를 포함해서 전송하는 단계를 포함하되; 상기 기준 시간이 경과되지 않으면, 상기 현재 프레임의 전송율에 대응하여 상기 음성 정보를 계속해서 전송한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the code division multiple access system having a variable speed vocoder, transmitting the encoded voice information and / or signaling information corresponding to the transmission rate determined by the variable speed vocoder A method comprising: determining a transmission rate of a current frame of the vocoder; Determining whether the signaling information is information to be transmitted within a predetermined reference time when the transmission rate of the current frame is a full transmission rate; Calculating whether the reference time has elapsed according to the full transmission rate if the signaling message is information to be transmitted within the reference time; When the reference time has elapsed, including transmitting the signaling information by limiting a transmission rate of the current frame; If the reference time has not elapsed, the voice information is continuously transmitted corresponding to the transmission rate of the current frame.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전송율이 풀 전송율이 아니면, 상기 음성 정보 및/또는 상기 시그널링 정보를 해당 전송율에 의해서 전송하는 단계를 더 포함한다.In a preferred embodiment of this aspect, if the rate is not a full rate, the method further includes transmitting the voice information and / or the signaling information by a corresponding rate.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시그널링 정보가 상기 기준 시간 이내에 전송해야 할 정보가 아니면, 상기 현재 프레임의 전송율에 대응하여 상기 음성 정보를 계속해서 전송하는 단계를 더 포함한다.In a preferred embodiment of this aspect, if the signaling information is not information to be transmitted within the reference time, the method further includes continuously transmitting the voice information corresponding to the transmission rate of the current frame.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시그널링 정보가 상기 기준 시간 이내에 전송해야 할 정보이고 상기 기준 시간이 경과되면, 상기 풀 전송율을 상기 풀 전송율보다 낮은 다른 전송율로 제한하여 상기 음성 정보와 상기 시그널링 정보를 포함하여 전송한다.In a preferred embodiment of this aspect, if the signaling information is information to be transmitted within the reference time and the reference time elapses, the voice information and the signaling information are limited by limiting the full rate to another rate lower than the full rate. Including to send.
이 실시예에 있어서, 상기 다른 전송율은 하프 전송율, 1/4 전송율 또는 1/8 전송율인 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the other data rate is half rate, quarter rate, or 1/8 rate.
따라서 본 발명에 의하면, 가변 속도 보코더의 전송율을 스스로 결정하여 음성 데이터를 해당 전송율에 따라 전송한다. 그리고 CPU는 시그널링 정보를 출력해야 하는 경우에 보코더의 전송율에 대응하여 시그널링 정보를 음성 데이터와 함께 출력한다. 이 때, 보코더의 전송율이 풀 전송율인 경우에는 시그널링 메시지의 긴급 상태 또는 응답 상태를 판별한다. 그러므로 긴급한 경우에는 시그널링 메시지의 지연 허용 가능한 일정 시간을 계산하고, 계산 결과에 따라 보코더의 전송율을 제한하여 시그널링 메시지를 포함시켜 전송한다.Therefore, according to the present invention, the transmission rate of the variable rate vocoder is determined by itself, and voice data is transmitted according to the transmission rate. When the CPU needs to output the signaling information, the CPU outputs the signaling information together with the voice data corresponding to the transmission rate of the vocoder. At this time, if the transmission rate of the vocoder is the full transmission rate, the emergency state or response state of the signaling message is determined. Therefore, in case of an emergency, the delayed allowable time of the signaling message is calculated, and the signaling rate is limited and transmitted according to the calculation result.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 CDMA 시스템의 가변 속도 보코더(variable rate vocoder)의 음성 데이터 및/또는 시그널링 메시지를 전송하는 수순을 도시하고 있다. 이 수순은 상기 보코더의 전송율에 대응하여 CPU의 제어 프로그램에 의해서 수행된다. 상기 제어 프로그램은 상기 시그널링 메시지에 대한 긴급 상태 또는 응답 속도 등의 허용 범위를 갖는 최대 설정값(MAX)을 구비하고 있다. 이는 상기 보코더의 풀 전송율에 의한 동작 횟수 또는 동작 시간을 계산하여 상기 계산된 값이 상기 설정값(MAX) 이상이면, 상기 보코더의 전송율을 제한하도록 카운팅 정보를 상기 CPU로 제공한다.7 illustrates a procedure for transmitting voice data and / or signaling messages of a variable rate vocoder of a CDMA system according to an embodiment of the present invention. This procedure is performed by the control program of the CPU corresponding to the transmission rate of the vocoder. The control program has a maximum setting value MAX having an allowable range such as an emergency state or a response rate for the signaling message. This calculates the number of operations or the operation time by the full transmission rate of the vocoder and provides counting information to the CPU so as to limit the transmission rate of the vocoder if the calculated value is greater than or equal to the set value MAX.
그리고 상기 CDMA 시스템은 도 1에 도시한 구성 요소들을 포함하고 있으며, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.The CDMA system includes the components shown in FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.
도면을 참조하면, 상기 CPU는 단계 S100에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드에 따라 다음 프레임의 최대 및 최소 인코딩율을 제한한다. 그리고 단계 S120에서 현재 프레임의 음성 데이터를 판독하여 현재 프레임의 전송율을 판별하고, 판별 결과 풀 전송율이면, 풀 전송율 카운터 수(CNT)를 1 만큼 증가시킨다. 이는 풀 전송율의 동작 횟수 또는 동작 시간이 허용된 범위의 설정값과 비교하기 위함이다. 이어서 단계 S140에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드에 대응하여 현재 프레임의 전송할 패킷을 제작한다. 단계 S160에서는 다음 프레임에 전송할 시그널링 메시지의 유무와 현재 프레임의 시그널링 전송 모드에 대응하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 결정한다. 이어서 단계 S180에서 결정된 프레임의 전송율 및 시그널링 전송 모드에 대응하여 작성된 패킷을 전송한다.Referring to the figure, the CPU limits the maximum and minimum encoding rates of the next frame according to the signaling transmission mode of the current frame in step S100. In step S120, the voice data of the current frame is read to determine the transmission rate of the current frame. If the determination result is the full transmission rate, the full rate counter CNT is increased by one. This is to compare the operation number or operation time of the full rate with the set value of the allowed range. Subsequently, in step S140, a packet for transmission of the current frame is produced corresponding to the signaling transmission mode of the current frame. In step S160, the signaling transmission mode of the next frame is determined according to the presence or absence of the signaling message to be transmitted in the next frame and the signaling transmission mode of the current frame. Subsequently, a packet created corresponding to the transmission rate and signaling transmission mode of the frame determined in step S180 is transmitted.
상기 수순들은 도 8 내지 도 10에 상세히 도시되어 있다.The above procedures are shown in detail in FIGS. 8 to 10.
도 8을 참조하면, 상기 단계 S100의 진행은 단계 S102에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 시그널링 메시지만을 포함하는 블랭크 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다. 판별 결과 블랭크 ＆ 버스트 모드이면, 이 수순은 단계 S112로 진행하여 다음 프레임의 인코딩율을 블랭크 전송율로 제한한다. 그리고 블랭크 ＆ 버스트 모드가 아니면, 단계 S104로 진행하여 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 음성 데이터와 시그널링 메시지를 포함하는 딤 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다.Referring to FIG. 8, the process of step S100 determines whether the signaling transmission mode of the current frame is a blank & burst mode including only signaling messages in step S102. If the result of the discrimination is the blank & burst mode, the procedure proceeds to step S112 to limit the encoding rate of the next frame to the blank transmission rate. If it is not in the blank & burst mode, the flow advances to step S104 to determine whether the signaling transmission mode of the current frame is a dim & burst mode including voice data and a signaling message.
판별 결과 딤 ＆ 버스트 모드가 아니면, 단계 S108로 진행하여 다음 프레임의 최대 인코딩율을 풀 전송율로, 최소 인코딩율을 1/8 전송율로 제한한다. 그리고 딤 ＆ 버스트 모드이면, 단계 S106으로 진행하여 풀 전송율의 카운트 값(CNT)과 기 설정된 풀 전송율의 최대값(MAX)을 비교한다. 즉, 카운트 값(CNT)이 최대값(MAX)보다 크면, 이 수순은 단계 S110으로 진행하여 다음 프레임의 최대 인코딩율을 하프 전송율로, 최소 인코딩율을 1/8 전송율로 제한한다. 그리고 카운트 값(CNT)이 최대값(MAX)보다 크지 않으면, 이 수순은 단계 S108로 진행하여 상술한 일반(Normal) 모드로서 동작하도록 인코딩율을 제한한다.If the determination result is not in the dim & burst mode, the flow advances to step S108 to limit the maximum encoding rate of the next frame to the full rate and the minimum encoding rate to 1/8 the rate. In the dim & burst mode, the flow advances to step S106 to compare the count value CNT of the full rate and the maximum value MAX of the preset full rate. That is, if the count value CNT is greater than the maximum value MAX, the procedure proceeds to step S110 to limit the maximum encoding rate of the next frame to half rate and the minimum encoding rate to 1/8 rate. If the count value CNT is not larger than the maximum value MAX, the procedure proceeds to step S108 to limit the encoding rate to operate in the above-described normal mode.
그리고 도 9를 참조하면, 상기 단계 S120의 수순은 단계 S122에서 현재 프레임의 음성 데이터를 판독한다. 이어서 단계 S124에서 보코더는 판독된 음성 데이터로부터 현재 프레임의 전송율을 결정한다. 그리고 단계 S126에서 현재 프레임의 전송율이 풀 전송율인지를 판별하고, 판별 결과 풀 전송율이면 단계 S128로 진행하여 풀 전송율 카운트 값(CNT)을 1 만큼 증가시킨다. 그리고 풀 전송율이 아니면, 상기 풀 전송율 동작에 따른 시간 또는 프레임 전송 회수를 카운팅하지 않는다.9, in step S120, the voice data of the current frame is read in step S122. In step S124, the vocoder determines the transmission rate of the current frame from the read voice data. In step S126, it is determined whether the transmission rate of the current frame is a full transmission rate. If the determination result is a full transmission rate, the flow advances to step S128 to increase the full transmission rate count value CNT by one. If it is not the full rate, the time or the number of frame transmissions according to the full rate operation is not counted.
계속해서 도 10을 참조하면, 상기 단계 S160의 수순은 단계 S162에서 다음 프레임에 전송할 시그널링 메시지가 있는지를 판별한다. 시그널링 메시지가 있으면, 단계 S164에서 서로 다른 시그널링 메시지가 연속적으로 전송되지 않는 경우의 상기 시그널링 메시지를 전송하기 위한 허용 시간을 재설정하기 위하여 풀 전송율의 최대값(MAX)을 재설정한다. 이어서 단계 S168에서 현재 프레임의 시그널링 전송 모드가 블랭크 ＆ 버스트 모드인지를 판별한다. 블랭크 ＆ 버스트 모드이면, 단계 S174로 진행하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 블랭크 ＆ 버스트 모드로 동작되도록 결정한다. 그리고 블랭크 ＆ 버스트 모드가 아니면, 단계 S172로 진행하여 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 딤 ＆ 버스트 모드로 만든다.10, the procedure of step S160 determines whether there is a signaling message to be transmitted in the next frame in step S162. If there is a signaling message, in step S164 the maximum value MAX of the full rate is reset in order to reset the allowable time for transmitting the signaling message when different signaling messages are not continuously transmitted. In step S168, it is determined whether the signaling transmission mode of the current frame is blank & burst mode. If it is in the blank & burst mode, the flow advances to step S174 to determine that the signaling transmission mode of the next frame is to be operated in the blank & burst mode. If it is not in the blank & burst mode, the flow advances to step S172 to make the signaling transmission mode of the next frame into the dim & burst mode.
또한 상기 단계 S162에서 시그널링 메시지가 없으면, 단계 S166으로 진행하여 풀 전송율에 따른 카운터 값을 클리어(clear)시킨다. 이어서 단계 S170에서 다음 프레임의 시그널링 전송 모드를 음성 데이터만 포함하는 일반(Normal) 모드로 만든다.If there is no signaling message in step S162, the flow proceeds to step S166 to clear the counter value according to the full transmission rate. In step S170, the signaling transmission mode of the next frame is set to a normal mode including only voice data.
상술한 바와 같이, 현재 프레임에 전송할 시그널링 메시지가 있는 경우에 가변 속도 보코더는 먼저 전송율을 결정한다. 이 때, 보코더에 의해서 결정된 전송율이 하프, 1/4, 1/8 전송율인 경우에는 도 3의 (B), (C), (D) 패킷의 형식처럼 음성 데이터와 시그널링 메시지를 함께 전송한다. 그러나 보코더에 의해서 결정된 전송율이 풀 전송율인 경우에는 도 3의 (A) 패킷과 같이 음성 데이터만 전송하게 함으로서 통화 품질에는 아무런 영향을 주지 않게 된다.As described above, when there is a signaling message to be transmitted in the current frame, the variable rate vocoder first determines the transmission rate. At this time, when the transmission rate determined by the vocoder is half, 1/4, 1/8, the voice data and the signaling message are transmitted together as shown in (B), (C) and (D) packets of FIG. 3. However, when the transmission rate determined by the vocoder is the full transmission rate, only voice data is transmitted as shown in packet (A) of FIG. 3 so that the call quality is not affected.
계속해서 보코더에 의해서 결정된 전송율이 풀 전송율이 아닌 경우 즉, 하프 전송율, 1/4 전송율 또는 1/8 전송율인 경우에 그 동안에 전송하지 못한 시그널링 메시지를 해당 전송율에 대응하여 음성 데이터와 함께 전송시킨다. 또한 음성 데이터가 없는 경우에는 시그널링 메시지만을 전송함으로서 통화 품질에 영향을 미치지 않게 된다.Subsequently, when the transmission rate determined by the vocoder is not the full transmission rate, that is, the half transmission rate, the 1/4 transmission rate, or the 1/8 transmission rate, signaling messages not transmitted in the meantime are transmitted together with the voice data. In addition, in the absence of voice data, only the signaling message is transmitted so that the call quality is not affected.
그러나 시그널링 전송 모드가 딤 ＆ 버스트 모드인 경우에 있어서, 가변 속도 보코더가 결정한 전송율이 계속해서 풀 전송율인 경우에는 시그널링 메시지를 전송할 수 없게 되는 상태로 유지하게 된다. 그리고 시그널링 메시지가 상대방으로부터 전송된 메시지에 대한 응답에 관한 정보로, 일정한 시간 내에 전송해야 하는 경우 또는 긴급을 요하는 시그널링 메시지인 경우에는 계속해서 보코더에 의해서 결정된 풀 전송율이 다른 전송율(예컨대, 하프, 1/4 또는 1/8 전송율)로 변화할 때만을 기다릴 수 없게 된다. 이러한 경우에 있어서 CPU는 상대방으로부터 응답해야 할 시그널링 메시지를 받았을 때부터 가변 속도 보코더가 계속해서 풀 전송율로 인코딩하면, 이를 판별하여 풀 전송율 카운터 값(CNT)을 계산한다. 이 때, 상대방이 최대한 기다릴 수 있는 시간 또는 긴급한 정보에 대응하여 허용된 시간까지 보코더로 하여금 전송율을 결정하도록 하고, 그 이후에는 가변 속도 보코더의 전송율을 제한하여 음성 데이터와 시그널링 메시지를 전송하도록 한다.However, when the signaling transmission mode is the dim & burst mode, when the transmission rate determined by the variable rate vocoder continues to be the full transmission rate, the signaling message can not be transmitted. If the signaling message is information about a response to the message transmitted from the counterpart, and the signaling message needs to be transmitted within a certain time or is an urgent signaling message, the full transmission rate determined by the vocoder is different from another transmission rate (eg, half, You will not be able to wait only when changing to 1/4 or 1/8 bitrate. In this case, if the variable rate vocoder continues to encode at the full rate since receiving the signaling message from the counterpart, the CPU determines this and calculates the full rate counter value (CNT). At this time, the vocoder determines the transmission rate until the time that the other party can wait as much as possible or in response to urgent information, and thereafter, limits the transmission rate of the variable rate vocoder to transmit voice data and signaling messages.
상술한 바와 같이, 본 발명은 가변 속도 보코더의 전송율을 제한하지 않고 음성 데이터를 전송하고, 필요한 경우에만 시그널링 메시지를 포함하여 전송함으로서 통신 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can improve communication quality by transmitting voice data without limiting the transmission rate of the variable speed vocoder and including a signaling message only when necessary.
또한 긴급을 요하는 시그널링 메시지 전송은 보코더의 풀 전송율이 일정 시간 이상 변화가 없는 경우에 보코더의 전송율을 제한하여 전송함으로서 시그널링 메시지의 전송이 지연되는 문제점을 해결한다.In addition, the urgent signaling message solves the problem of delaying the transmission of the signaling message by limiting the transmission rate of the vocoder when the full rate of the vocoder has not changed for a predetermined time or more.
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